JPH04237571A - 溶接ヒューム吸引装置および吸引方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属構造物の加工、組立
等に用いられる炭酸ガスアーク溶接、あるいはＭＡＧ、
ＭＩＧ、パルスＭＡＧ溶接等のガスシールドアーク自動
溶接において、溶接時に発生するヒュームおよび生成ガ
ス等を吸引する装置および方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＷＥＳ（日本溶接協会規格）９００２−
’７６によれば、溶接ヒュームとは「溶接時のアーク熱
により蒸発した物質が冷却して固体の微粒子となったも
の」であり、同規格“溶接ヒュームに関する注意書の表
示標準”として、一般溶接材料には「溶接（ろう付を含
む）の際、発生するヒュームを多量に吸うと健康上好ま
しくないので、必要に応じて換気するか、保護具などを
着用して下さい」と明記するように規定されている。 また、ＪＩＳＺ３２１１等の溶接材料規格の末尾には上
記表示を明記するように規定された項目があり、現在市
販されている溶接棒およびマイクロワイヤ等の包装紙に
は上記表示が記載されている。

【０００３】すなわち、溶接ヒュームは人体の健康上好
ましくない影響を与えるので、回収、除去する必要があ
る。

【０００４】一般の溶接作業場では、天井あるいは側壁
部に換気扇を設け、溶接ヒュームを排気している。また
、ラッパ状のフードをフレキシブルアームで溶接場近く
にセットして、溶接ヒュームを吸引する等の方法および
装置が用いられている。しかし、これらの方法等はヒュ
ーム吸引までに大気中に浮遊している時間が長いため、
人体に及ぼす影響を無視できないという問題がある。

【０００５】また、実公平２−４２３９２号公報には、
被覆アーク溶接棒による手動溶接時に発生する溶接ヒュ
ーム捕集装置についての記載がある。これは作業台盤上
において使用される固定式のもので、自動溶接等の移動
式の装置に適用することは不可能な装置である。同公報
は、前述したラッパ状のフードをフレキシブルアームで
溶接場近傍にセットしてヒュームを吸引する装置を従来
法の一例として示し、これはヒューム捕集効果が不十分
であるとしている。

【０００６】一方、溶接技術の進歩、発展に伴い、閉鎖
状態に近い空間あるいは狭い場所での溶接作業にも、手
軽にガスシールドアーク自動溶接が使われるようになっ
てきており、また、地下空間の利用拡大が重要な課題と
なっている今日、シールドトンネル内での溶接作業も増
加する趨勢にある。

【０００７】また近年、炭酸ガスがコンクリート構造物
に悪影響を及ぼし、コンクリートの退化の原因となって
いるのではないかとも言われており、シールドガスとし
て用いられた炭酸ガスの吸引も含めて、生成ガスおよび
溶接ヒュームを吸引、除去することは重要な課題である
。さらに、建設現場等における屋外での溶接作業等も、
公害防止の点から重要な課題となることは避けられない
。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、人体
に有害とされている溶接時に発生するヒューム、および
３，０００℃以上にもなるといわれているアーク熱で解
離して生成したＣＯガス等やシールドガスとして用いた
ＣＯ２　ガスも含めて溶接アーク発生点近傍から吸引し
、ヒュームのない作業環境を得る方法と装置を提供する
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、溶接ト
ーチに付設されたシールドガスノズルを包囲するごとく
同心状に周設され、ヒューム吸引穴はアーク発生点を中
心にした放射状のスリット形であるヒューム吸引ノズル
と、該溶接トーチおよびトーチ揺動機構を含む溶接ヘッ
ドを包囲するごとく設けたヒューム吸引ボックスと、該
ヒューム吸引ボックスと被溶接材との隙間を遮蔽するた
めヒューム吸引ボックスに取付けた切込み付可撓性耐熱
シートと、ヒューム吸引ボックスの上部に設けたヒュー
ム吸引口とで構成されたことを特徴とする溶接ヒューム
吸引装置、ならびに、ガスシールドアーク自動溶接の溶
接ヒュームを吸引する方法において、前記溶接ヒューム
吸引装置を用いて溶接で生成したヒューム、ガス生成物
および送給されたシールドガスを吸引することを特徴と
する溶接ヒューム吸引方法である。

【００１０】

【作　　用】図２は本発明の溶接ヒューム吸引装置の構
成要素の一つであるヒューム吸引ノズルを付設した溶接
トーチ先端部を示す図である。溶接ワイヤ１およびシー
ルドガスノズル２はそれぞれ矢印の方向に送給される。 また、シールドガス流れ２ａを模式的に示している。ヒ
ューム吸引ノズル３は矢印の方向に吸引し、その先端部
にはスリット状のヒューム吸引穴４が設けられている。 発生した溶接ヒュームが吸引穴４に到るヒュームの流れ
３ａを模式的に示している。溶接アーク５、溶接金属６
、被溶接鋼板７も同図中に示している。

【００１１】溶接トーチは軸芯に溶接ワイヤ１を挿通す
る貫通孔を有し、溶接ワイヤ１は電流を供給するための
コンタクトチップを介してアーク発生点に送給されてい
る。溶接アーク５を大気中より保護するためにコンタク
トチップを包囲するごとくシールドガスノズル２を設け
、さらにシールドガスノズル２を包囲するごとくヒュー
ム吸引ノズル３を付設する。

【００１２】ヒューム吸引ノズル３のヒューム吸引穴４
は、被溶接鋼板７の表面と平行になる形状よりは、図２
に示すように外側に傾斜した形が望ましく、等間隔のス
リット状の吸引穴とする。これは、アークが四方八方に
放射状の広がりをもっているので、同様にアーク熱で高
温となったヒュームおよびガス等も四方八方に放射状に
気流となって上昇するため、これを吸引する効果が大き
いためである。

【００１３】また、ここで重要なことは、シールドガス
ノズル２の先端位置とヒューム吸引ノズル３の先端位置
とのズレ間隔８である。このズレ間隔８が大きければヒ
ューム吸引率が低下する。逆にこのズレ間隔８を小さく
するとヒューム吸引率は向上するが、ヒューム吸引穴４
が溶接アーク５の発生点に近づいて、ヒューム吸引風速
がシールドガス流を乱流とするため、シールドガス本来
のシールド効果が失われることになり、ついには溶接金
属部にブローホール等の溶接欠陥を誘発するという問題
が生ずる。

【００１４】実験により健全な溶接部が得られるズレ間
隔８を求めた結果、約１５ｍｍ以上が安全であることが
わかっている。

【００１５】そこでＪＩＳＺ３９３０「被覆アーク溶接
棒の全ヒューム量測定方法」で規定する手順に従い、ヒ
ューム吸引ノズル３付溶接トーチを用いて、ガスシール
ド（Ａ８０％−ＣＯ２　２０％）アーク溶接によりヒュ
ーム量測定実験を行った結果を表１に示した。これは、
ヒューム吸引ノズル３はフレキシブル延長ダクトでヒュ
ームコレクターに接続されているが、ヒュームコレクタ
ーを作動させてヒュームを吸引しながら実験した場合と
、ヒュームコレクターを作動させずに発生した全ヒュー
ム発生量が捕捉される状態で測定した結果とを比較した
ものである。

【００１６】

【表１】

【００１７】ヒューム吸引ノズル３を用いて溶接した場
合、ヒューム吸引率は全ヒューム発生量の約７５％であ
り、得られた溶接部は欠陥もなく健全なものであった。

【００１８】次に、図１に本発明装置の一例を示した。 すなわち、先に示したヒューム吸引ノズル３を有する溶
接トーチを包囲するごとくヒューム吸引ボックス１１を
設けたものである。溶接トーチの延長ケーブル９を介し
て溶接ワイヤ１、シールドガスノズル２、および溶接電
流を供給する導線がおさめられている。吸引された溶接
ヒュームを搬送するフレキシブル延長ダクト１０は図示
しないヒュームコレクターに接続されている。

【００１９】溶接トーチを中心に、図示しないトーチ揺
動機構も含めて全体を包囲するごとく設けられたヒュー
ム吸引ボックス１１も同様にフレキシブル延長ダクト１
３を介してヒュームコレクターに接続されている。ヒュ
ーム吸引ボックス１１の側壁上方にはヒューム吸引口１
２を設ける。

【００２０】ヒューム吸引ボックス１１には、被溶接鋼
板７との隙間を塞ぐために切込み付可撓性耐熱シート１
４を取付け、ヒューム吸引ボックス１１内の遮蔽効果を
高める。ヒューム吸引ボックス１１内のヒュームの流れ
１５を模式的に示した。

【００２１】このような本発明装置を用いて溶接した場
合、発生したヒュームおよび生成したガス等を吸引する
ことが可能である。

【００２２】例えばヒューム吸引ノズルを有しない溶接
トーチを用いてヒューム吸引ボックス１１のみで溶接し
た場合、すなわち先に示したＪＩＳＺ３９３０で規定す
る手順に従って、表１に示した同じ条件で溶接試験を行
った結果では、ヒューム吸引率は１６０Ａｍｐの場合４
５％、２２０Ａｍｐの場合は５８％であった。これはヒ
ューム吸引ボックス１１の内容積が大きいこと、および
ヒューム吸引ボックス１１内に挿入してある溶接トーチ
や延長ダクト等の隙間からヒュームが放散されるためで
ある。

【００２３】

【実施例】本発明装置を用いて、ＪＩＳＺ３９３０で規
定された手順に従い、表１で示した条件で実験したヒュ
ーム吸引量測定結果を表２に示した。

【００２４】

【表２】

【００２５】結果は１００％近い吸引率である。吸引率
が１００％とならなかったのは、試験操作上の測定誤差
およびヒューム測定装置内に残存する空気中の粉塵等の
捕捉のためである。

【００２６】

【発明の効果】本発明により、溶接で発生したヒューム
のほとんどを吸引することが可能となる。また、ガスシ
ールドアーク溶接は外気風によりシールドガス流が乱さ
れ、ブローホール等の溶接欠陥が発生する危険があるた
め、主に屋内で溶接するか、あるいは屋外で溶接する場
合は防風対策を施して適用することが原則とされている
が、この点、本発明によれば風の影響を無視できる防風
効果が得られ、防風対策費の削減にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である装置の側断面図である
。

【図２】本発明の装置を構成する要素の一つであるヒュ
ーム吸引ノズル付溶接トーチによりアーク溶接している
状況を示した側面図である。

【符号の説明】

１　　　　溶接ワイヤ ２　　　　シールドガスノズル ２ａ　　シールドガス流れ ３　　　　ヒューム吸引ノズル ３ａ　　ヒュームの流れ ４　　　　ヒューム吸引穴 ５　　　　溶接アーク ６　　　　溶接金属 ７　　　　被溶接鋼板 ８　　　　ズレ間隔 ９　　　　延長ケーブル １０　　フレキシブル延長ダクト １１　　ヒューム吸引ボックス １２　　ヒューム吸引口 １３　　フレキシブル延長ダクト １４　　切込み付可撓性耐熱シート １５　　ヒュームの流れ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶接トーチに付設されたシールドガス
   ノズルを包囲するごとく同心状に周設され、ヒューム吸
   引穴はアーク発生点を中心にした放射状のスリット形で
   あるヒューム吸引ノズルと、該溶接トーチおよびトーチ
   揺動機構を含む溶接ヘッドを包囲するごとく設けたヒュ
   ーム吸引ボックスと、該ヒューム吸引ボックスと被溶接
   材との隙間を遮蔽するためヒューム吸引ボックスに取付
   けた切込み付可撓性耐熱シートと、ヒューム吸引ボック
   スの上部に設けたヒューム吸引口とで構成されたことを
   特徴とする溶接ヒューム吸引装置。
2. 【請求項２】　　ガスシールドアーク自動溶接の溶接ヒ
   ュームを吸引する方法において、請求項１記載の溶接ヒ
   ューム吸引装置を用いて溶接で生成したヒューム、ガス
   生成物および送給されたシールドガスを吸引することを
   特徴とする溶接ヒューム吸引方法。